Описание технологий VDSL / VDSL2, стандартов, частотных планов (plan 997, plan 998, plan Fx), профилей, а также используемых алгоритмов в работе.

Описание технологий VDSL / VDSL2, стандартов, частотных планов (plan 997, plan 998, plan Fx), профилей, а также используемых алгоритмов в работе.

Технология VDSL (Very highdatarate Digital Subscriber Line) - сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия) обеспечивает наибольшую скорость среди технологий xDSL до 200 Мбит/с. Работает как в симметричном, так и асимметричном режиме. Расстояние передачи данных ограничено1.5 км. Это связано с тем, что VDSL для передачи данных использует высокие частоты, которые наиболее подвержены действию помех. На высоких частотах затухание сигнала сильно зависит от длины линии.

В 1995 г. были предприняты первые попытки стандартизации VDSL, причем почти одновременно несколькими организациями ANSI, ETSI и ITU-T. У всех трех организаций возникли разногласия относительно модуляции (QAM или DMT). В 2003 г. международная организация ITU-Tодобрила промежуточный стандарт VDSL, в виде рекомендации G.993.1, где в качестве основной модуляции была принята DMT, а в качестве факультативной - QAM. В окончательном варианте стандарта, который был утвержден в 2004 году, осталась только модуляция DMT. Стандарт ITU-TG.993.1 предусматривает передачу данных как симметричном, так и в асимметричном режимах на скорости до десятков Мбит/с (в стандарте ITU-TG.993.1 не оговорена точная предельная скорость) на расстояниях до 1,5 км.

Разработаны три частотных плана:

1. Рlan 997

2. Рlan 998

3. PlanFx

Рlan 998 принят Национальным институтом стандартов США (ANSI, American National Standards Institute) используется в Северной Америке, Японии и Европе. Plan 997, Рlan 998 приняты Европейским институтом по стандартизации в области телекоммуникаций (ETSI, European Telecommunications Standards Institute) для использования в Европе. Рlan 997, Рlan 998, РlanFх одобрены к использованию международным союзом электросвязи (ITU, International Telecommunications Union). Plan Fx (Flexible) используется только в Швеции и подразумевает нечеткую границу частот в диапазоне от 3.75 МГц до 12 МГц. Эта граница может устанавливаться программным путем на оборудование. Главное условие, чтобы на стороне клиентского устройства и операторского устройства данные границы совпадали.

	DS1	US1	DS2	US2
Plan 997, МГц	0.138-3.0	3.0-5.1	5.1-7.05	7.05-12.0
Plan 998, МГц	0.138-3.75	3.75-5.2	5.2-8.5	8.5-12.0
Plan Fx, МГц	0.138-2.5	2.53.75	3.75-Fx	Fx-12.0

Частотные планы.

В 2006 г. ITU-T приняла стандарт VDSL2 в виде рекомендации G.993.2. Основной и единственной модуляцией была названа DMT. Технология VDSL2 также как и VDSL может передавать данные как в симметричном, так и в асимметричном режиме с максимально достижимой скоростью - 200 Мбит/с. Также для адаптации к условиям линии в VDSL2 добавлен механизм перестановки битов (Bit Swapping) и плавной адаптации скорости (SRA, Seamless Rate Adaptation).

Технология VDSL для передачи данных использует частоты в диапазоне от 138 кГц до 12 МГц и до 30 МГЦ для VDSL2. Причем в технологии VDSL для передачи и приема выделили несколько диапазонов. Для приема данных используются частоты в диапазоне 138 кГц - 3.75 МГц, 5.2 МГц - 8.5 МГц, а для передачи данных используются частоты в диапазоне 3.75 МГц - 5.2 МГц, 8.5 МГц - 12 МГц. В технологии VDSL2 рабочий диапазон частот увеличен до 30 МГц, для приема данных используется диапазон 12 МГц - 18 МГц, а для передачи 18МГц -30 МГц.

Профиль ширины полосы согласно плану 997 для VDSL2.

Профили технологиии VDSL.

Профиль	8a	8b	8c	8d	12a	12b	17a	30a
Спектр, МГц	8.832	8.832	8.5	8.832	12	12	17.664	30
Количество тонов	1972	1972	1972	1972	1972	1972	4096	2098
Ширина тона	4.3125	4.3125	4.3125	4.3125	4.3125	4.3125	4.3125	8.625
Мощность, дБм	+17.5	+20.5	+11.5	+14.5	+14.5	+14.5	+14.5	+14.5
max Upstream, Мбит/с	18	18	18	18	50	50	50	100
max Downpstream, Мбит/с	85	85	85	85	100	100	100	100

Cравнительная таблица профилей.

Функцианал	VDSL	VDSL2
Частотный спектр	12МГц	30МГц
Совместимость ADSL	Нет	Да
Мощность DS	14.5м дБм	20 дБм
Автонастройка линии	нет	SRA, DRR

Cравнительная таблица технологий VDSL2 и VDSL.

Основные механзмы и алгоритмы используемые в технологии VDSL

Bit Swapping — алгоритм автоматической адаптации к помехам. На всех непораженных несущих существует определенный резерв пропускной способности, связанный с разницей между реальной скоростью передачи данных на несущей и максимально допустимой. В алгоритме Bit Swapping предполагается “перенести” пораженные помехой передаваемые символы на резервные места в других поднесущих в структуре сигнала. В результате такого "перетаскивания" скорость обмена не уменьшается, но адаптация к существующей помехе выполняется в полной мере. Перестановка битов перераспределяет биты и мощность (т.е. запас) среди разрешенных поднесущих. Обшая скорость передачи данных при этом не изменяется.

TC (Trellis Code) - Решетчатое кодирование - решетчатая модуляция (также называемая решетчатой кодовой модуляцией или просто TCM), представляет собой способ модуляции, позволяющий организовать высокоэффективную передачу информации по каналам с ограниченной полосой (например, по телефонным линиям). Позволяет не только выявлять ошибки при передаче, но и устранять часть из них.

Viterbi algorithm - Алгоритм Витерби используется для декодирования потока данных, закодированных при помощи сверточных кодов.

Reed–Solomon codes - Коды Рида-Соломона предполагают добавление избыточных бит для возможности определения достоверности доставки и их восстановления данных получателем.

INP (Impulse Noise Protection) - Защита от импульсных помех, представляет собой метод со значительным уменьшением коэффициента битовых ошибок (BER). INP определяется как количество последовательных символов DMT (дискретных многотональных) или их фрагментов, присутствующих на входе схемы разуплотнения, для которых ошибки могут полностью исправляться с помощью кода исправления ошибок, независимо от количества ошибок в символах DMT с ошибками. Чем выше этот параметр, тем выше помехоустойчивость от повреждения данных в процессе доставки от передатчика до приемника в результате воздействия импульсных помех, но тем выше задержки передачи, что критично для сервисов реального времени. При установке параметра INP на восстановление одного символа уходит 250 мкс (8a,8b,8c,12a,12b,17a) и 125 мкс (30a).

VDSL2 использует частотный диапазон до 30 МГц, на котором присутствует довольно много радиосигналов, способных вызвать интерференцию. Во избежание данных проблем в VDSL2 реализовано множество средств для управления частотным спектром, например, DPBO/UPBO, вырезка PSD (для устранения радиочастотных помех), управление MIBPSD.

DPBO/ UPBO (Downsream/Upstream Power Back-Off) - разработано для сценария, когда VDSL2 сигнал передаются по магистральному уплотнённому кабелю, в котром сосредоточены линии многгих абонентов. В следствие чего возникают перекрёстные помехи FEXT (Far End crosstalk loss), которые можно уменьшить за счёт снижения мощности выходного сигнала. UPBO способствует уменьшению влияния перекрестных помех на линиях.

DRR (Dynamic Rate Repartitioning) - позволяет несущим автоматически перераспределять пропускную способность между несущими каналами или каналами с задержкой. DRR позволяет пользователю запросить больше пропускной способности в случае, если какой-нибудь сервис требует больше. Это позволяет управлять качеством обслуживания.

SRA (Sceamless Rate Adaptation) - автоматически подстраивается по физические характеристики линии, повышая или понижая пропускную способность путём смены профилей защиты от помех.

SRA работает следующим образом:

1. Приёмник отслеживает соотношение сигнал/шум (SNR, Signalto Noice Raito) в канале и в случае необходимости сигнализирует о необходимости изменения скорости обмена для компенсации изменившихся физических характеристик линии.

2. Приёмник отправляет передатчику сообщение для инициирования изменения скорости. В сообщении содержатся все необходимые значения параметров, таких как мощность по поднесущим, используемые несущие и т.д.

3. Передатчик посылает "SyncFlag" для сигнализации отрезка времени, через которое новые параметры вступят в силу.

4. Приёмник получает SyncFlag и совместно с передатчиком переходит на новую скорость в определённый момент времени.

FDD (Frequency Division Duplexing) - предполагает передачу сигналов Downstream и Upstream в разных частотных диапазонах.

PSD (Power Spectral Density) - плотность мощности передачи на 1 Гц. Измеряется в дБм. Существует несколько разных PSD маск для различных региональных стандартов.

RFI (Radio Frequency Interference) - Радиочастотные помехи, наведенные на кабели (линии) окружающими источниками радиоволн (радиопередатчики, AM радиостанции и т.п.), по которым передаются данные. Учитывая, что диапазон частот, на котором работает VDSL/VDSL2 довольно велик, вероятность возникновения сильных помех из-за наводок других передающих устройств в этом диапазоне тоже очень велика (сигнал может интерферировать с другими радио сигналами из окружающей среды). Для избегания интерыеренции технология VDSL2 предусматривает уменьшение мощности сигнала передатчика на частотах, в которых имеет место быть интерференция с окружающими сигналами.

LR-VDSL 2 - модификация технологии VDSL2, позволяет увеличить максимальную длину линии до 4,5 км.

На этом все. Всем пока.